(57)【要約】  結像光ガイドは、画像源からの画像担持光のビームを、バーチャル像を見ることができるアイボックスに伝送ための導波路を有する。第１、第２のインカップリング回折光学素子は、画像担持光ビームの第１集合と第２集合を、異なる第１、第２の経路に沿って導波路内に導く。それぞれの経路に沿って配置された第１、第２の回転回折光学素子は、第１集合の画像担持光ビームと第２集合の画像担持光ビームを第１の次元でそれぞれ拡大し、拡大された第１集合の画像担持光ビームと第２集合の画像担持光ビームを、第１、第２のアウトカップリング回折光学素子へと方向付ける。第１および第２のアウトカップリング回折光学素子は、２つの集合の像担持光ビームをさらに第２の次元で拡大し、さらなる拡大がなされた２つの集合の像担持光ビームを、導波路からアイボックスに向ける。
2019510251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像源からの画像担持光ビームを、バーチャル像を見ることができるアイボックスへと伝送するための導波路と、
前記画像担持光ビームの第１集合を第１経路に沿って前記導波路内に方向付けするように配置された第１インカップリング回折光学素子と、
前記第１経路に沿って配置され、前記第１集合の画像担持光ビームを第１の次元で拡大し、この拡大された第１集合の画像担持光ビームを、第１アウトカップリング回折光学素子へと方向付けるように構成された第１回転回折光学素子と、
を備え、
前記第１アウトカップリング回折光学素子は、前記第１集合の画像担持光ビームを第２の次元でさらに拡大し、さらなる拡大がなされた第１集合の画像担持光ビームを前記導波路から前記アイボックスに向けて方向付けるように構成されており、
さらに、
前記画像担持光ビームの第２集合を前記第１経路と異なる第２経路に沿って前記導波路内に方向付けするように配置された第２インカップリング回折光学素子と、
前記第２経路に沿って配置され、前記第２集合の画像担持光ビームを第１の次元で拡大し、この拡大された第２集合の画像担持光ビームを、第２アウトカップリング回折光学素子へと方向付けるように構成された第２回転回折光学素子と、
を備え、
前記第２アウトカップリング回折光学素子は、前記第２集合の画像担持光ビームを第２の次元でさらに拡大し、さらなる拡大がなされた第２集合の画像担持光ビームを前記導波路から前記アイボックスに向けて方向付けるように構成されていることを特徴とする結像光ガイド。
【請求項２】
前記第１インカップリング回折光学素子は、前記第１集合の画像担持光ビームを前記第１経路に沿って前記導波路内に向けるための第１インカップリング格子ベクトルを有し、前記第２インカップリング回折光学素子は、前記第２集合の画像担持光ビームを前記第２経路に沿って前記導波路内に向けるための第２インカップリング格子ベクトルを有し、前記第１インカップリング格子ベクトルは、前記第１インカップリング格子ベクトルから離れて配向されていることを特徴とする請求項１に記載の結像光ガイド。
【請求項３】
前記第１インカップリング格子ベクトルは、第２インカップリング格子ベクトルから、２５〜４０°離れて配向されている、請求項２に記載のイメージング光ガイド。 
【請求項４】
前記第１アウトカップリング回折光学素子は、前記第１集合の画像担持光ビームを前記導波路から導出するための第１アウトカップリング格子ベクトルを有し、前記第２アウトカップリング回折光学素子は、前記第２集合の画像担持光ビームを前記導波路から導出するための第２アウトカップリング格子ベクトルを有し、前記第１アウトカップリング格子ベクトルは前記第２アウトカップリング格子ベクトルから離れて配向されていることを特徴とする請求項１または２に記載の結像光ガイド。 
【請求項５】
前記第１アウトカップリング格子ベクトルは、第２アウトカップリング格子ベクトルから、２５〜４０°離れて配向されている、請求項４に記載のイメージング光ガイド。 
【請求項６】
前記導波路は、平行な前面および背面を有する基板を含み、前記第１インカップリング回折光学素子と前記第２インカップリング回折光学素子は、前記基板の前面および背面に対する共通の法線に沿って整列され、前記第１回転回折光学素子と前記第２回転回折光学素子は、前記基板の前面および背面に対する共通の法線に沿って整列していない、請求項３に記載の結像光ガイド。
【請求項７】
前記導波路は、平行な前面および背面を有する基板を含み、前記第１アウトカップリング回折光学素子と前記第２アウトカップリング回折光学素子は、前記基板の前面および背面に対する共通の法線に沿って整列され、前記第１回転回折光学素子と前記第２回転回折光学素子は、前記基板の前面および背面に対する共通の法線に沿って整列していない、請求項５に記載の結像光ガイド。
【請求項８】
前記第１インカップリング光学素子が体積ホログラムである、請求項１に記載の結像光ガイド。
【請求項９】
前記第１インカップリング光学素子が回折格子である、請求項１に記載の結像光ガイド。
【請求項１０】
前記導波路が平面基板を含む、請求項１に記載の結合光ガイド。 
【請求項１１】
前記第１集合の画像担持光ビームが第１波長範囲を含み、前記第２集合の画像担持ビームが前記第１波長範囲と異なる第２波長範囲を含む、請求項１に記載の結像光ガイド。
【請求項１２】
前記第１集合の画像担持光ビームは、角度的に関連付けられたビームの第１範囲を含み、前記第２集合の画像担持ビームは、前記第１範囲とは異なる、角度的に関連付けられたビームの第２範囲を含む、請求項１に記載の結像光ガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像担持光を観察者に伝送するための光ガイドに関し、特にビデオアイウェア、またはオーグメンテッドリアリティ（拡張現実）やバーチャルリアリティのニアアイディスプレイに用いるための光ガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の眼鏡またはサングラスに似た形状のニアアイディスプレイを含むヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）は、軍事、商業、工業、消防、および娯楽分野への適用を含め、様々な用途に向けて開発されている。これら適用の多くにおいて、ＨＭＤユーザーの視野にある現実世界の像に重ね合わせ可能なバーチャル像を形成することは、非常に価値がある。様々なタイプの導波路を組み込んだ光ガイドは、狭い空間内で画像担持光を観察者に中継し、射出瞳エキスパンダ（拡大器）として作用し、バーチャル像を観察者の瞳に向け直し、この重ね合わせ機能を可能にする。
【０００３】
従来の光ガイドでは、画像源からの、コリメートされ角度的に関連付けられた光ビームは、インカップリング回折格子のようなインプット光学カップリングによって、一般に導波路と呼ばれる光ガイド基板内に結合される。このインプット光学カップリングは、基板の表面に形成したり、基板内に埋め込むことができる。他のタイプの回折光学素子をインプットカップリングとして用いることができる。例えば、ホログラフィックポリマーを分散した液晶（HPDLC）や体積ホログラムのような、異なる屈折率の材料が交互に配置された回折構造を含む。回折光学素子は、表面レリーフ回折格子として形成することもできる。コリメートされた光ビームは、回折光学素子の形態をとることができる同様のアウトプット光学カップリングによって、導波路外へ向けることができる。導波路から射出された、コリメートされ角度的に関連付けられたビームは、射出瞳を形成する導波路からのアイリリーフ距離で重なり合う。射出瞳内で、画像源によって生成されたバーチャル像を見ることができる。アイレリーフ距離でバーチャル像を見ることができる射出瞳の領域は、「アイボックス」と称される。
【０００４】
アウトプットカップリングも、射出瞳を拡大するように構成することができる。例えば、コリメートされたビームの反射された部分をアウトプットカップリングに沿って伝播する方向にオフセットすることによって、または導波路に沿う異なる位置から異なる角度のコリメートされたビームを射出することによって、コリメートされたビームは一つの次元で拡大することができ、これにより、コリメートされたビームを導波路からのアイレリーフ距離でより効率的に重ね合わせる。
【０００５】
インプットカップリングとアウトプットカップリングとの間の導波路に沿って配置されたいわゆる「回転光学素子」は、第２の次元で瞳のサイズを拡大するために、用いることができる。コリメートされたビームの反射された部分をオフセットして、ビーム自身の第２の次元を拡大することにより、またはコリメートされたビームをアウトプットカップリングの異なる領域に向け、異なる角度のコリメートされたビームを異なる位置から出射させることにより、この拡大は実行され、これにより、アイボックス内でより効率的に重なり合うことができる。回転光学素子はまた、回折光学素子の形態をとることができ、特に、インプットカップリングとアウトプットカップリングの回折格子の間に位置する場合、中間格子と呼ぶこともできる。 
【０００６】
従来の光ガイド機構は、かさ、重量、およびでスプレイ光学系の全体的なコストの大幅な低減をもたらしたが、解決すべき課題が依然として存在する。クロストーク（混信）を防止するために、色チャンネルの適切な分離が必要である。クロストークでは、色が誤った色チャンネルで処理され表示される。クロストークは、カラー画像データと表示される色との間の不一致をもたらし、また、画像フィールドにわたって知覚可能な不快な色シフトの原因となり得る。この問題を解決しようとする試みには、複数の導波路を、色が間違ったチャンネルに向かないようにするためのオプションのフィルタと一緒に積み重ねる、スタッキング手法が含まれている。しかし、積み重ねると装置が厚くなり、重量が増し、明るさが低下し、満足のいく結果が得られなかった。
【０００７】
したがって、光ガイドの瞳拡大能力を提供しつつ、画質および色バランスで妥協することなく、より薄くより軽量にする改良された設計が必要であることが理解されよう。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の目的は、コンパクトなヘッドマウンテッド装置および同様の結像装置を使用する場合に、画像提示の技術を進歩させることである。有利なことに、本開示の実施形態は、単一の基板内で２つの色チャンネルを取り扱うことができる、改良された両面型ビームエキスパンダを提供する。
【０００９】
本発明の態様、目的、特徴および利点は、好ましい実施形態の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を検討し、添付の図面を参照することにより、より明確に理解され、認識されるであろう。
【００１０】
本開示の一態様によれば、導波路を含む結像光ガイドが提供される。導波路は、画像源からの画像担持光ビームを、バーチャル像を見ることができるアイボックスに伝送する。第１インカップリング回折光学素子は、前記画像担持光ビームの第１集合を第１経路に沿って前記導波路内に向ける。前記第１経路に沿って配置された第１回転回折光学素子は、前記第１集合の画像担持光ビームを第１の次元（first dimension）で拡大し、この拡大された第１集合の画像担持光ビームを、第１アウトカップリング回折光学素子へと向ける。前記第１アウトカップリング回折光学素子は、前記第１集合の画像担持光ビームを第２の次元でさらに拡大し、さらなる拡大がなされた第１集合の画像担持光ビームを前記導波路から前記アイボックスへ向ける。第２インカップリング回折光学素子は、前記画像担持光ビームの第２集合を前記第１経路と異なる第２経路に沿って前記導波路内に向ける。前記第２経路に配置された第２回転回折光学素子は、前記第２集合の画像担持光ビームを第１の次元で拡大し、この拡大された第２集合の像担持光ビームを、第２アウトカップリング回折光学素子へと向ける。前記第２アウトカップリング回折光学素子は、前記第２集合の像担持光ビームを第２の次元でさらに拡大し、さらなる拡大がなされた第２集合の像担持光ビームを前記導波路から前記アイボックスへと向ける。
【００１１】
前記第１インカップリング回折光学素子は、前記第１集合の画像担持光ビームを前記第１経路に沿って前記導波路内に向けるための第１インカップリング格子ベクトルを有することができ、前記第２インカップリング回折光学素子は、前記第２集合の画像担持光ビームを前記第２経路に沿って前記導波路内に向けるための第２インカップリング格子ベクトルを有することができ、前記第１インカップリング格子ベクトルは、前記第１インカップリング格子ベクトルから離れて配向することができる。
同様に、前記第１アウトカップリング回折光学素子は、前記第１集合の画像担持光ビームを前記導波路から導出するための第１アウトカップリング格子ベクトルを有することができ、前記第２アウトカップリング回折光学素子は、前記第２集合の画像担持光ビームを前記導波路から導出するための第２アウトカップリング格子ベクトルを有することができ、前記第１アウトカップリング格子ベクトルは前記第２アウトカップリング格子ベクトルから離れて配向することができる。
前記第１インカップリング格子ベクトルと第２インカップリング格子ベクトル、及び／又は前記第１アウトカップリング格子ベクトルと第２アウトカップリング格子ベクトルは、互いに２５〜４０°離れて配向されている。
【００１２】
前記第１集合の画像担持光ビームは第１波長範囲を含むことができ、前記第２集合の画像担持ビームは前記第１波長範囲と異なる第２波長範囲を含むことができる。あるいは、前記第１集合の画像担持ビームは、角度的に関連付けられたビームの第１範囲を含むことができ、前記第２集合の画像担持ビームは、前記第１範囲とは異なる、角度的に関連付けられたビームの第２範囲を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本明細書は、本発明の主題を特に指摘し明確に主張する特許請求の範囲で結論づけているが、本発明は、添付の図面と以下の説明からより良く理解できるであろう。
【００１４】
【図１】光ガイドの1つの可能な構成の簡略化した断面を示す概略図であり、この光ガイドは単眼式回折ビームエキスパンダを組み込んだ導波路として構成されている。
【００１５】
【図２】回転格子を含む回折ビームエキスパンダを組み込んで導波路として構成された光ガイドを示す斜視図である。
【００１６】
【図３Ａ】両面型回折ビームエキスパンダを組み込んで導波路として構成された光ガイドを示す斜視図である。
【００１７】
【図３Ｂ】図３Ａの分解図であり、導波路の前面および後面における２つの異なる色チャンネルのための構成要素の配置を示す。
【００１８】
【図４Ａ】対向するインカップリング回折光学素子を有する、両面型回折ビームエキスパンダ用光ガイドの入力端部を示す側面図であり、それぞれの格子の向きが平面図で示されている。
【００１９】
【図４Ｂ】２つの異なる色チャンネルのためのインカップリング回折光学素子の相対的な回転方向と、対応する格子ベクトルを示す斜視図である。
【００２０】
【図５】導波路の両側間において相対的に回転されたインカップリング回折光学素子およびアウトカップリング回折光学素子を備えた、色チャンネルを分離する１つの手法にしたがう、両面型光ガイドの構成要素のレイアウトを示す平面図である。
【００２１】
【図６】導波路の両側での回折光学素子間の異なる角度関係を有する、色チャンネルを分離する他の手法にしたがう、両面型光ガイドの構成要素を示す平面図である。
【００２２】
【図７】導波路を斜めに通る光の、回転角と回折効率の関係を示すグラフである。
【００２３】
【図８】対向するインカップリング回折光学素子を有する、両面型回折ビームエキスパンダ用光ガイドの入力端部を示す側面図であり、反対の色チャンネルによるビームの意図しない回折の影響を示している。
【００２４】
【図９】本開示の結像光ガイドを用いた、拡張現実を見るためのディスプレイシステムを示す斜視図である。
【００２５】
【図１０】それぞれの色チャンネルにおけるアウトカップリング回折光学素子が互いに３０°回転している別の実施例を示す平面図である。
【００２６】
【図１１Ａ】積層された結像ガイドアッセンブリを示す分解側面図である。
【００２７】
【図１１Ｂ】積層された結像ガイドアッセンブリを示す側面図である。
【発明の詳細な説明】
【００２８】
本開示は特に、本発明に係る装置の一部を構成する要素、または本発明に係る装置と直接的に協働する要素に向けられている。具体的に記載されていない要素は、当業者に周知の様々な形態を取ることができることを理解すべきである。 
【００２９】
本明細書で使用される場合、「第１」、「第２」等の用語は必ずしも順番や優先順位を示すものではなく、特に明記しない限り、単に1つの要素または要素の集合を他と区別するために用いられる。用語「頂」および「底」は、必ずしも空間的位置を示すのではなく、平坦な導波路の対向面を区別するなど、構造に関する相対的な情報を提供する。 
【００３０】
本明細書の文脈において、「見る人」、「操作者」、「観察者」、および「利用者」という用語は均等とみなされ、ＨＭＤ装置を装着する人を指す。
【００３１】
本明細書で使用される場合、用語「励起可能（energizable）」は、電力を受け取ったとき、およびオプションで許可信号を受け取った時に指示された機能を実行する装置または構成要素のセットに関する。
【００３２】
用語「作動可能」は、通常の意味を有し、刺激への応答、例えば電気信号に応答として作動することができる装置または構成要素に関する。 
【００３３】
ここで使われる「集合（set）」という用語は非空集合を指し、集合の要素の集まりという概念として初等数学で広く理解されている。「部分集合（subset）」という用語は、特に明記されない限り、非空の真部分集合、すなわち、１以上の要素を持つ、より大きな集合の部分集合を指す。集合Ｓの部分集合が集合Ｓの全体集合であってもよい。しかし、集合Ｓの「真部分集合（proper subset）」は、集合Ｓに完全に含まれ、しかも集合Ｓの１つ以上の要素を含まない。
【００３４】
本開示の文脈において、「斜(oblique)」という用語は、９０°の整数倍でない角度を
意味する。例えば、２つの線、線形構造、あるいは平面は、約５°以上平行から離れた角度、あるいは約５°以上垂直から離れる角度で、互いに広がったり収束したりする時、互いに「斜」であると見なされる。
【００３５】
本開示の文脈において、「波長帯域(wavelength band)」及び「波長範囲(wavelength range)」の用語は均等であり、カラーイメージングの技術分野の当業者によって使用されるような標準的な意味合いを有し、多色画像の１つまたはそれ以上の色を形成するために使用される光の波長の範囲を指す。異なる波長帯域は、従来のカラーイメージング用途において赤色、緑色および青色の原色を提供するような、異なる色チャンネルを介して方向付けされる。
【００３６】
光学システムは、実像投射の代わりに、バーチャル像を表示することができる。実像を結ぶ方法とは対照的に、バーチャル像がディスプレイ面に結ばれることはない。つまり、ディスプレイ面がバーチャル像を知覚する位置にあるとしたら、ディスプレイ面に像は結ばれない。拡張現実表示において、バーチャル像表示には固有の利点が数多くある。例えば、バーチャル像の見かけの大きさはディスプレイ面の寸法や位置によって制限されない。しかも、バーチャル像のソースオブジェクト（source object）は小さくてもよい。簡単な例として、拡大鏡はそのオブジェクトのバーチャル像を提供する。実像を投影するシステムに比べて、ある程度離れたところにあるように見えるバーチャル像を結ぶことによって、より現実的な視覚体験を提供することができる。また、バーチャル像を提供すれば、実像投影の場合には必要となるスクリーンを補う必要が無くなる。
【００３７】
本開示において、「結合（coupled）」という用語は、２以上の構成要素間の物理的な
関連、接続、関係又は連結を指し、１つの構成要素の配置が、それと結合した構成要素の空間的配置に影響を及ぼすような状態を指す。機械的結合については、２つの構成要素が直接的に接触している必要はなく、１以上の中間構成要素を介して連結していてもよい。光学カップリング（optical coupling）の構成要素は、光エネルギーが光学装置に入力され、光学装置から出力されることを許容する。「ビーム拡大器(beam expander)」と「瞳拡大器(pupil expander)」という用語は同義であると見なされ、ここでは交換可能に用いられる。
【００３８】
図１は、光ガイド１０の一つの従来構造を簡略化した断面図を示す概略図であり、この光ガイド１０は、インカップリング回折光学素子１１０(入力側結合回折光学素子)のようなインプットカップリング素子と、アウトカップリング回折光学素子１２０（出力側結合回折光学素子）のようなアウトプットカップリング素子と、を備えた単眼タイプの光回折ビーム拡大器または射出瞳拡大器として構成されている。インカップリング回折光学素子１１０とアウトカップリング回折光学素子１２０は、基板Ｓを有する透明な平面導波路２２に配置されている。この例では、インカップリング回折光学素子１１０は反射型回折格子として示されている。しかしながら、インカップリング回折光学素子１１０は、透過型回折格子、体積ホログラムまたは他のホログラフィック回折素子、または入光する画像担持光を回折する他のタイプの光学部品であってもよい。これらは、導波路基板Ｓの下面１２に配置される。この下面１２で、入射光波Ｗ１は最初に導波路基板Ｓと相互作用する。
【００３９】
バーチャルディスプレイシステムの一部として使用される場合、インカップリング回折光学素子１１０は、角度的に関連付けられた複数の入射画像担持光ビームＷ１の各々と結合する。この画像担持光ビームＷ１は、画像作成部（imager）から適切なフロントエンド光学系（図示せず）を介して基板Ｓの導波路２２に入り込む。入力光ビームＷ１は、インカップリング回折光学素子１１０によって回折される。例えば、一次回折光は、角度的に関連付けられたビームＷＧの集合として基板Ｓに沿って伝播し、図２の右方向に移動し、アウトカップリング回折光学素子１２０に向かう。格子または他のタイプの回折光学素子間において、光は全内部反射（Total Internal Reflection：TIR）によって導波路２２に沿って運ばれまたは向けられる。アウトカップリング回折光学素子１２０は、ビーム長さ方向に沿ってすなわち図１のｘ軸に沿って伝播された光ビームＷＧと多数の回折遭遇（multiple diffractive encounter）することにより、ビーム拡大に寄与し、各遭遇位置から回折光を観察者の目の意図された位置に向かって方向付けする。
【００４０】
図２は、中間回転格子ＴＧを用いてx軸及びy軸に沿うビーム拡大を提供する公知のビーム拡大器として構成された結像光ガイド２０を示している。中間回転格子ＴＧは、インカップリング回折光学素子１１０からの光出力（第１の回折モード）を、アウトカップリング回折光学素子１２０へと再方向付けする。図２の装置では、インカップリング回折光学素子１１０は、周期ｄの周期的な罫線を含んでおり、角度的に関連付けられた入力光ビームＷ１を回折して、角度的に関連付けられたビームＷＧの集合として導波路２２に送り、全内部反射により、初期方向で中間回転格子ＴＧに向かって伝播させる。中間格子ＴＧは光路内でのその機能ゆえに、「回折格子」と呼ばれており、その格子ベクトル（grating vector）にしたがい、導波路２２内からのビームＷＧをアウトカップリング回折光学素子１２０に向けて再方向付けする。これにより、インカップリング回折光学素子１１０とアウトカップリング光学素子１２０の格子ベクトルの差に対処する。中間格子ＴＧは、回折素子の角度配向および間隔周期dによって決定される間隔配列を有し、内部反射されたビームＷＧを方向付けるだけでなく、伝播の初期方向に沿ってすなわち図２におけるｙ軸に沿って伝播してきた光ビームＷＧとの多数の回折遭遇（multiple diffractive encounter）を介して、ビーム拡大に寄与する。アウトカップリング回折光学素子１２０は、再方向付けされた伝播方向に沿って、すなわち図２におけるｘ軸に沿って伝播された光ビームＷＧとの多数の回折遭遇を介して、直交する方向のビーム拡大に寄与する。
【００４１】
一般にkで示され色チャンネル内の光に特有の下付き文字で示される格子ベクトルは、導波路表面の平面と平行に延び、インカップリングおよびアウトカップリング回折光学素子１１０，１２０の周期性の方向にある。
【００４２】
結像（imaging）に使用される光ガイドの設計を考える場合、導波路内を移動する像担持光は、インカップリング機構が回折格子、ホログラム、プリズム、ミラー、または他の機構のいずれを使用するかにかかわらず、インカップリング光学素子によって効果的にエンコードされる。入力において起きる光の反射、屈折及び／又は回折は、観察者に提示されるバーチャル像を再形成するために、出力によってデコードされなければならない。
【００４３】
インカップリング回折光学素子１１０とアウトカップリング回折光学素子１２０のような入力カップリングと出力カップリングとの間の中間位置に配置された回転格子ＴＧは、典型的には、エンコードされた光のあらゆる変化を最小にするように選択される。このように、回転格子のピッチは、好ましくは、インカップリング回折光学素子１１０およびアウトカップリング回折光学素子１２０のピッチに一致する。さらに、エンコードされた光束が回転格子の一次反射の１つにより１２０°で回転されるように、回転格子をインカップリング回折光学素子１１０とアウトカップリング回折光学素子１２０に対して６０°で方向付けすることにより、バーチャル像を提示することができる。回転格子ＴＧの回折効果は、回転格子の格子ベクトルと平行な入射光のベクトル成分で最も顕著に表れる。このように配置された回転格子は、バーチャル像のエンコードされた角度情報の変化を最小限に抑えながら、ガイド基板内で光束の方向を変える。このように設計されたシステムにおいて得られるバーチャル像は回転されない。このようなシステムがバーチャル像に回転を導入した場合、回転効果は、異なる視野角および光の波長にわたって不均一に分布することがあり、結果として得られるバーチャル像に望ましくない歪みまたは色収差を引き起こす。
【００４４】
本明細書に記載される実施形態について想定される回転格子ＴＧの使用は、入力ビームおよび出力ビームが互いに対称的に配向されるように、光ガイド２０の設計に固有の幾何学的精度を持たせる。格子ＴＧの適切な間隔および方向性では、格子ベクトルkは、インカップリング回折光学素子１１０からの光を、アウトカップリング回折光学素子１２０に導く。結像光ガイドで見る人のために形成された画像は、無限遠または少なくとも光ガイド２０の正面でフォーカスされたバーチャル像であるが、入力画像内容に対する出力画像内容の相対的な向きが保存されていることに留意されたい。x-y平面に対する入射光ビームＷ１のz軸まわりの回転または角度方向の変化は、アウトカップリング回折光学素子（ＯＤＯ）１１０からの出射光の対応する対称的な回転または角度の変化を引き起こすことができる。画像配向の面から、回転格子ＴＧは、あるタイプの光学リレーとして機能するように意図されており、インカップリング回折光学素子（ＩＤＯ）１１０を介して入力されアウトカップリング回折光学素子（ＯＤＯ）１２０へ方向転換された画像の１つの軸に沿って、拡大を行なう。回転格子ＴＧは、典型的には、傾斜した又は正方形の格子であるか、またはブレーズド格子でもよい。光をアウトカップリング回折光学素子１２０に向かって回転させるために、反射表面を用いることもできる。
【００４５】
図２の構成を使用する場合、２つの異なる次元のビーム拡大が提供される。回転格子ＴＧは、インカップリング回折格子１１０からの回折されたビームを、図示のようにy方向に拡大する。アウトカップリング回折光学素子１２０は、図示のように、y方向と直交するx方向に回折ビームをさらに拡大する。 
【００４６】
図２に示す公知の結像光ガイド２０は、見る人に画像コンテンツを提供するための既存の多くのヘッドマウンテッド装置（頭部装着型装置；ＨＭＤで使用されている。このタイプのビームエキスパンダ（ビーム拡大器）は、画像コンテンツを透明な結合光ガイドを通して見える現実の視野に重ね合わせることができる拡張現実アプリケーションに特によく適している。
【００４７】
公知の結像光ガイドのビームエキスパンダの1つの認識された欠点は、色の質に関するものである。設計上、回折格子は特定の波長に対して最適化され、波長が特定の波長からさらにずれると結像性能が次第に低下する。さらに、波長に応じて性能がシフトするだけでなく、入射角の変化が波長差によって変化する効果をより顕著にする。このため、既知のタイプの回折ビームエキスパンダを使用するとき、望ましくない色のシフトが画像フィールドにわたって知覚される可能性がある。色シフト量は、画像フィールドにわたって広く変化するため、色シフトの問題をソフトウェアで補償するのは非常に困難である。
【００４８】
色シフト問題に対処する1つのアプローチは、異なる波長帯域の光を取り扱うために適切に設計された回折素子を有する、別々の導波路を用いて、異なる原色チャンネルを提供することである。1つの提案されたアプローチは、複数の導波路を積層してビーム拡大を行う。積層により、赤色（R）、青色（B）、および緑色（G）の色チャンネルを、個々の導波路に任せることができ、各導波路の回折構成要素は異なる波長帯域の光に対して適切に設計される。色チャンネル間のクロストークは、個別の回折格子およびオプションで色フィルタを有する積層導波路を使用して低減される。
【００４９】
積層のアプローチは、チャンネル分離を達成することができるが、積層導波路の解決手段は、重量、サイズ、複雑さ、およびコストの顕著な増加を招く。感知される色チャンネルのクロストークなしに、単一の導波路内に分離された色チャンネルを提供する解決手段は、色シフトを低減し、全体的な色の質を向上させるのに役立つであろうことは容易に理解されよう。 
【００５０】
両面型の結像光ガイド
図３Ａは、単一の基板上に形成された２つの色チャンネルＣＲおよびＣＢＧを有する結像光ガイド１００の実施形態を示す斜視図である。色チャンネルＣＲおよびＣＢＧは、例えばその中心の波長を少なくとも５０ｎｍ離すことができる。結像光ガイド１００は、両面型（両面式；double-sided)の回折ビームエキスパンダとして形成され、色チャンネルのクロストークを低減するために必要とされる積層された導波路の構成を省くことができる。両方の色チャンネルのための像担持光は、インカップリング回折光学１１ＯＢＧに入射する。インカップリング回折光学１１ＯＢＧは、２つの色チャンネルのうちの1つの光を回折して光ガイド１００に入れる。
【００５１】
図３Ｂは、２つの色チャンネルを有し単一の導波路基板Ｓに形成された図３Ａの結像光ガイド１００の実施形態を示す分解図である。分解図は、基板Ｓの前面Ｆと背面Ｂｋとを視覚的に分離する。基板Ｓの単一の導波路のみが存在し、基板Ｓの各面が、２つの色チャンネルのうちの１つを供給する回折構造を有することが強調されなければならない。右側（前面Ｆ）に示されている構成は、主に１つのチャンネル用である。左側（裏面Ｂｋ）の構成は第２のチャンネル用である。図示の例では、一方の色チャンネルＣＢＧは、緑色および青色の光（約450〜550nm）のために提供される。第２の色チャンネルＣＲは、赤色の光（約610〜780nm）のために提供される。色チャンネルＣＢＧは、基板Ｓの前面Ｆに形成された回折要素１１０ＢＧ、１２０ＢＧ、ＴＢＧを有する。色チャンネルＣＲは、基板Ｓの背面又は後面Ｂｋに形成された回折要素１１０Ｒ、１２０Ｒ、ＴＧＲを有する。それぞれの色チャンネルおいて、インカップリング回折光学素子１１０Ｒ、１１０ＢＧは、平行をなす前面Ｆおよび背面Ｂｋに対する共通の法線に沿って互いに整列している。同様に、アウトカップリング回折光学素子１２０Ｒ，１２０ＢＧも、前面Ｆおよび後面Ｂｋに対する共通の法線に沿って整列している。それぞれの回転格子ＴＲ、ＴＧＢは整列していない。
【００５２】
色チャンネルの構成およびそれらに関連する帯域幅について、任意に多くのものを用いることができることに留意されたい。例えば、1つの色チャンネル内に緑色および赤色の波長帯域を含み、別の色チャンネル内に青色の波長帯域を含んでもよい。
【００５３】
クロストークに関して 
色チャンネル間のクロストークは、複数の積層導波路を使用する構造を含むあらゆるタイプの結像システムで問題となる可能性があるが、単一の導波路を使用する構造にとっては、特に懸念すべき事項である。クロストークを克服するための１つのアプローチは、角度および距離の両方に関して可能な限り光ガイド内の光路を分離することである。この例では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、色チャンネルＣＲにおける赤色光の経路は、色チャンネルＣＢＧにおける青−緑色光の経路から角度及び距離の両方によって分離されており、これにより、正しくない光路への光の「漏れ」は起こらないか無視できる。この目標は単純であるが、この目標を達成するための従来の方法は成功していない。しかしながら、本開示の実施形態は、単一の基板上に形成された瞳エキスパンダを設計し使用することを可能にする色チャンネル分離のための方法を提供する。
【００５４】
本明細書で提案する解決策をより良く理解するために、上に概説したクロストーク防止戦略に照らして光学システムの種々の部品の挙動を調べることが有益である。図４Ａは、インカップリング回折光学系１１０ＢＧおよび１１０Ｒの配置および挙動を示す側面図である。破線ＢＧによって示される青色/緑色光は、インカップリング回折光学素子１１０ＢＧによって導波路基板Ｓ内に回折され、ＴＩＲ（全内部反射）を介して基板Ｓ内を伝搬する。この光の一部は、インカップリング回折光学素子１１ＯＲで反射し、基板に沿って移動する際に、インカップリング回折光学素子１１０ＢＧでも反射する。実線Ｒで示される赤色光は、インカップリング回折光学素子１１０ＢＧを透過し、インカップリング回折光学素子１１ＯＲにより反射されて回折され、ＴＩＲを介して基板Ｓ内を伝搬する。
【００５５】
図４Ａは側面図であるので、基板Ｓの平面において、各インカップリング光学素子１１０から回折された光間の角度差を示すことができない。一旦図３Ｂの斜視図に戻って説明すると、Ｒ光ビームおよびＢＧ光ビームは、格子回転により、インカップリング１１０Ｒおよび１１０ＢＧからの異なる経路を通ることが分かる。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、格子ベクトルｋＲと格子ベクトルｋＢＣの間の角度間隔に対応する格子回転は、回転角φによって表される。回転角φは、図４Ａにおいて、上側及び下側のインカップリング回折光学素子１１０ＢＧ、１１０Ｒに対する上面図で示されるとともに、図４Ｂにおいて斜視図で示されている。
【００５６】
格子ベクトルｋＲおよびｋＢＧに対応する格子方向は、各インカップリング回折光学素子１１０ＢＧ、１１０Ｒによって回折される光路を決定する。光路間の離間のピークは、Ｒ光ビームおよびＢＧ光ビームの経路が互いに直交している場合に達成される。この最大の経路離間は、回転角φが９０°またはそれに非常に近いときに生じる。角度φが９０°からいくらか減少するにつれて、間違った経路への光の侵入とその結果としてのクロストークが起こりやすくなる。
【００５７】
色チャンネルＣＢＧ、ＣＲの各々において、回転格子ＴＧＢＧおよびＴＧＲは、導波路から入射した光を公称６０°の角度で方向転換する。回転格子ＴＧＢＧおよびＴＧＲは、この挙動を提供するように特に設計され配向されており、通常は、回折光入力を受け取り、この固定された角度で方向転換された光出力を提供するように動作する。
【００５８】
互いに対向する（共通の法線に沿って対向する面に形成された）アウトカップリング回折光学素子１２０ＢＧ、１２０Ｒは、入力光が直交する状態で最良の性能を提供する。アウトカップリング回折光学素子１２０ＢＧ、１２０Ｒは、互いに直交する相対的な格子角度を有する。アウトカップリング光学素子１２０ＢＧ、１２０Ｒでは、格子角および入射角が直角から離れるにつれて、色チャンネルのクロストークの可能性が増大する。
【００５９】
上に概説したように、インカップリングおよびアウトカップリング回折格子の最良の性能に必要なそれぞれの角度に関する幾何学的な制約条件は、少なくともある種の妥協をしなければ達成できない。回転格子は、例えばピッチＰnewに基づいて、回転角度θに対する小さな角度調整の可能性を提供し、ピッチP newは、一般的に、入力ピッチPinputに基づき、次式を用いて演算される。
Ｐnew= Ｐinput（２cosθ）
【００６０】
したがって、350nmのピッチを有するインカップリング回折格子１１０からの光を回転させるために、305nmのピッチを有する回転格子ＴＧは、５５°の回転角θを提供することを要求される。小さな回転角を達成するには、非常に高いピッチが必要であり、容易に製造することが困難または高価になる。例えば、５０°の回転角θのために272nmのピッチの格子が必要とされる。したがって、回転角を数度だけ調整することは可能であるが、インカップリング回折光学素子１１０Ｒ、１００ＢＧ間の回転角φＩＮと、アウトカップリング回折光学素子１２０Ｒ、１２０ＢＧ間の回転角φＯＵＴのそれぞれにいくらかの調整を行なって、理想的な直角より小さな角度にすることは、はるかに現実的である。
【００６１】
構成要素が従来の導波路の占有面積内に収まり、対向する回折格子の回転角が最大限の角度だけ異なるように、回折格子の回転角を調整すると、図５に示すビームエキスパンダ１４０の設計が得られる。重なる又は対向する格子は、明確にするためにわずかにずらして示されている。実際には、前に説明したように、対向するインカップリング光学素子とアウトカップリング光学素子は、正確に整列されている。ここでは、インカップリング回折光学系１１０ＢＧ、１１０Ｒのための格子回転間の角度φＩＮは６０°である。アウトカップリング１２０ＢＧ、１２０Ｒは、同様に、導波路の平面内で互いに対してφＯＵＴ，６０°だけ回転された格子ベクトルを有する。
【００６２】
図５に示された構成は、実用的であり、1つの基板上に２チャンネルの手段を提供する。 しかし、この構成による色チャンネルのクロストークは、依然としてはっきりと知覚されており、使用される比較的高い格子回転角においてさえ、色経路が相互に「漏れ」てしまうことを示している。図５の構成で色のクロストークが持続することは、所望の角度回転に対するさらなる妥協が望ましくないことを、強く示唆している。
【００６３】
チャンネル接近により生じる色のクロストークは考慮すべきファクタを維持しているが、６０°よりはるかに小さい格子回転角度差φは、図５の構成より、良好な性能を提供することができる。驚くべきことに、それぞれの回転角度が４０°未満の場合、インカップリング回折光学素子１１０およびアウトカップリング回折光学素子１２０のような回折格子または他の回折光学素子が基板の両側で互いに対向する構成において、クロストークを減じるのに好適であった。
【００６４】
図６には、上記の予期しない特性を利用するための他の配置が示されている。図６に示すように、インカップリング回折光学素子１１０Ｒ、１１０ＢＧ間の格子角度差φＩＮが約３０°だけである場合、図５の配置のより大きな６０°の角度φに比べて色チャンネルのクロストークが少ない。このように、クロストークは、９０°と３０°を中心にした角度φの近傍で最小になることが発見された。インカップリング回折光学素子１１０Ｒ，１１０ＢＧ間の格子角度差φＩＮが約３０°であるこの配置では、回転角度θを最適に約６０°に設定することができ、アウトカップリング回折光学素子１２０Ｒ，１２０ＧＢ間の格子角度差φＯＵＴを最適に約９０°に設定することができる。
【００６５】
図７は、赤色波長よりわずかに小さい格子間隔（ここでは約510nm）を有する赤色光用に設計された回折格子からの、一次反射回折の特徴的な挙動を示す。回折効率は475nmの青色光の回転角度に対してプロットされる。光ビームがＴＩＲ（全内部反射）で導波路基板を通って進むので、青色光は約４０°の入射角で入射する。このグラフは、回転格子ＴＧで用いられる一般的な挙動特性を示している。これに加えて、図７のグラフは、特定の入射角での色チャンネルのクロストークの要因の１つが、インカップリング回折光学素子自身であることを示唆している。
【００６６】
インカップリング回折光学素子１１０ＢＧおよび１１０Ｒの回折格子が回転されて、角度φが約４０°未満になると、回折効率は２０％未満となり、４０°の入射角での光の一次回折は非常に少ない。この場合、４０°での青/緑の入射光ビームは、通常のＴＩＲ（全内部反射）と同様に、赤のインカップリング１１ＯＲの回折格子面で単に反射される。しかし、回転角φが５０°を超えると、一次反射回折が劇的に増加する。６０°では、一次反射回折は最大となり目標波長に対してほぼ７５％になる。
【００６７】
特に、図７は、ＴＩＲ角度（４０°を超える入射角）で入射する光に対する挙動を示す。 上述したように、この同じ効果は、回転格子ＴＧの設計に使用される。しかしながら、望ましくない回転格子の効果は、導波路において、インカップリング回折光学素子１１０Ｒ、１１０ＢＧとの間のインカップリング領域（入力側結合領域）で生じることもある。この意図しない影響が生じると、インカップリング回折光学素子の一方または他方は、対向するインカップリング回折光学素子からの光に対して、ＴＩＲ（全内部反射）する代わりに回転格子として振る舞うことになる。対向するインカップリングは、８０％に近い効率で、意図されたＴＩＲ経路から光をそらし、そらした光の一部を反対側の色チャンネルのための経路に方向転換させる。すなわち、赤色光が青−緑の光路に結合され、その逆もまた同様である。
【００６８】
図８は青−緑色の光ＢＧについてこの問題を概略的に示す。このＢＧ光の意図する経路を実線で示す。赤色の光の経路は省略されている。破線で示された第２のＢＧ光路１１４は、インカップリング回折光学素子１１０Ｒから反射されるべきＢＧ光の一部が、反射される代わりに回折され、意図せずに赤色の光路に向かってそれたことを示す。したがって、インカップリング光学素子１１０Ｒ，１１０ＢＧが比較的高い回転角度、例えばφ= ６０°である場合、高いレベルの色のクロストークが観察され得る。これと同様の効果は、インカップリング回折光学系１１０ＢＧに入射する赤色光に対しても生じ、赤色光の一部がそれて青−緑色の経路に入り込む。
【００６９】
図８と図４Ａを比較するとともに図７のグラフを参照しながら説明すると、インカップリング回折光学素子１１０ＢＧ、１１０Ｒからのクロストークへの角度の寄与は、格子が最大回転角度φ＝９０°回転した場合には、生じない。出願人は、このクロストークが回転角度φ＝２５°〜４０°でも無視できることを発見した。このように、通常の設計では角度φ= ６０°未満の低回転角度を避けるにもかかわらず、出願人は、図６のシステムに示されたφ＝３０°のようなかなり低い角度範囲での回転が、６０°回転よりも優れた性能を提供し、色チャンネルのクロストークをかなり小さくできることを示した。角度的な入力範囲が各色チャンネルについて約±１５°を超えないならば、低回転角φであっても色チャンネルのクロストークを低く保つことができる。
【００７０】
図６に示すように、回転角φが３０°から３５°の範囲では、色チャンネルのクロストークが低減された両面型結像光ガイド１００を提供するために良好に機能する。示された角度配置では、２つのカラーチャンネルＣＢＧ、ＣＲからアウトカップリング回折光学素子１２０に向けられた光は９０°だけ変位され、アウトカップリング回折光学素子１２０の間の回転角がこの有利な９０°の値をとることを可能にする。
【００７１】
図９の斜視図は、本開示の結像光ガイドを用いた、３次元（３Ｄ）の拡張現実を見るのためのディスプレイシステム６０を示す。ディスプレイシステム６０は、左目用のビームエキスパンダ１４０lを有する左目用光学系５４ｌと、右目用のビームエキスパンダ１４０rを有する対応する右目用光学系５４rと、を備えたＨＭＤ（ヘッドマウンテッドディスプレイ）として示されている。ピコプロジェクタまたは類似の装置等の画像源５２を装備することができ、この画像源５２は、各眼用の別個の画像を生成するように励起（駆動）することができる。画像は垂直画像表示のために必要な方向付けをされたバーチャル像として形成される。生成される画像は、３次元で見るための双眼画像にすることができる。光学システムによって形成されたバーチャル像は、観察者によって見られる現実のシーンの内容に重ね合わされたように見える。拡張現実の視覚化技術の当業者によく知られている付加的な構成要素、例えば、ＨＭＤのフレームに取り付けられた１つまたはそれ以上のカメラも装備することができる。このカメラは、シーンの内容を見たり、見る人の視線追跡のために用いられる。
【００７２】
本開示の別の実施形態によれば、図１０に示すようにそれぞれの回転角度の関係を逆にし、図６においてφ＝３０°で配向された互いに対向するインカップリング回折光学素子１１０Ｒ、１１０ＢＧを、互いに９０°で配向し、対向するアウトカップリング１２０Ｒ、１２０ＢＧを、たった３０°で互いに回転させる。インカップリング回折光学素子で３０°の回転を有する図６の実施形態と同様に、図１０の配置でも色のクロストークが少ない。図１０の配置では、インカップリング回折光学素子で９０°回転（φ＝９０°）している。より一般的に言えば、異なるチャンネルのためのインカップリング回折光学素子が３０°または９０°のいずれかで回転する場合、色のクロストークを低減することができる。光の入射角を変化させると回折光学素子の挙動も変わるため、対向する回折格子を３０°又は９０°回転させると、同じ構成要素を６０°回転させた場合のクロストークレベルを超えて、色のクロストークが減じられる。 
【００７３】
上記の例では、導波路基板Ｓの前面および背面は、異なる色チャンネルを別々に伝送するための回折光学素子の対を支持しているが、両側の回折光学素子は、視野の異なる部分を伝送するように配置することもできる。この場合、両側の回折光学素子は、画像担持光ビームの異なる角度範囲を伝送するように最適化される。すなわち、回折光学素子は、異なる波長範囲または入射角度の異なる範囲または両者の組み合わせを回折するために最適化することができる。
【００７４】
さらに、異なる波長範囲または視野の角度的に区別される部分を搬送するための両面型光ガイドは、他の片面型または両面型の光ガイドと、片面型の導波路で以前から実施されているような積層の形態で組み合わせ、これにより、異なる波長範囲または視野の異なる部分をさらに分離して伝送することができる。例えば、第１及び第２の波長帯域用のビームエキスパンダとして構成された両面型光ガイドと、第３の波長帯域用のビームエキスパンダとして構成された第２の片面型光ガイドとを用いて、３つの別個のカラーチャンネルを備えた複合型の結像光ガイドを提供することができる。 
【００７５】
図１１Ａの分解側面図と図１１Ｂの組立状態の側面図は、積層された結像光ガイドアセンブリ２００を、簡略化された形態で実際の寸法を意図せずに示している。この結像光ガイドアッセンブリ２００は、片面型結像光ガイド２２と結合された両面型光ガイド１００を有している。光ガイド１００、２２は、別個の導波路基板Ｓ１、Ｓ２に形成される。これら導波路基板Ｓ１、Ｓ２は接着または機械的に結合することができ、これにより、積層された結像光ガイドアッセンブリ２００は、３つの色チャンネルを提供する。図１１Ａは１つの構成例を示しており、両面型光ガイド１００が赤色光Ｒ（630−660nm）用の赤色チャンネルＣＲと、緑色光Ｇ（500−540 nm）用の緑色チャンネルＣＧとを有している。結合光ガイド２２は、青色光Ｂ（440−470nm）のための単一の青色チャンネルＣＢを有している。図１１Ａは、この積層構造のための各色チャンネルにおける光の経路を示す。青色光Ｂは、インカップリング回折光学素子１１０Ｇおよび１１０Ｒの両方を透過し、インカップリング回折光学素子１１０Ｂで回折される。回折された青色光Ｂは、ＴＩＲ（全内部反射）によって、導波路基板Ｓ１に沿って伝送され、回転格子ＴＧＢを経て、アウトカップリング光学素子１２０Ｂに至る。赤色光Ｒもまた、インカップリング回折光学素子１１０Ｇに入力され、インカップリング回折光学素子１１０Ｒで反射、回折され、ＴＩＲによって回転格子ＴＧＲへ伝送され、さらにアウトカップリング回折光学素子１２０Ｒへと伝送される。緑色光Ｇもまた、インカップリング回折光学素子１１０Ｇに入力され、そこで回折される。このビームは、ＴＩＲによって導波管基板Ｓ２を通り、回転格子ＴＧＧへと伝送され、さらにアウトカップリング回折光学素子１２０Ｇへと伝送される。本明細書で記載した２チャンネルの実施形態と同様に、積層構造で用いられる両面型ビームエキスパンダのインカップリング回折光学素子は、それらの格子ベクトルが基板Ｓ１内で互いに２５−４０°になるように、回転している。
【００７６】
図１１Ａ、図１１Ｂに示す実施形態は、積み重ねられた結像光ガイドアセンブリ２００と、その色チャンネルＣＲ、ＣＧ、ＣＢの多くの可能な構成のうちの１つである。両面型光ガイド１００は、片面型結像光ガイド２２の上または下に積み重ねることができる。同様の方法で２つの両面型光ガイド１００を結合して、4つの色チャンネルを提供することができる。
【００７７】
結像光ガイドの製作 
結像光ガイドを製作し組み立てるために、様々な工程が用いられる。インカップリング回折光学素子１１０およびアウトカップリング回折光学素子１２０は、回折格子であってもよいし、体積ホログラムとして形成されていてもよく、またはホログラフィックポリマーが分散した液晶から形成されてもよい。インカップリング回折光学素子およびアウトカップリング回折光学素子の少なくとも1つは、表面レリーフ回折格子であってもよい。結像光ガイドの導波路基板は、透明な光学材料、典型的には、インカップリング回折光学素子と回転格子とアウトカップリング回折光学素子の間で、ＴＩＲ（全内部反射）の伝送をサポートするのに十分な屈折率を有するガラスまたは光学ポリマー材料である。
【００７８】
インカップリング回折光学素子１１０、回転格子ＴＧ、およびアウトカップリング回折光学素子１１０は、それぞれの色チャンネルに適した異なる格子周期を有する。典型的には、格子ピッチまたは格子周期は、色チャンネルの中心波長の75〜約90％の値である。 例えば、赤色チャンネル（620〜670nm）のインカップリング回折光学素子１１ＯＲは、実施例では、510nmの周期、205nmの深さ、50/50の充填、および４５°の傾斜を有する。
【００７９】
ガラス基板ブランクを適切に表面処理した後、例えば、ナノインプリント法を用いて導波路基板Ｓの片面または両面に回折素子を形成する。インカップリングおよびアウトカップリングの少なくとも1つは、表面レリーフ回折格子であってもよい。
【００８０】
本発明は、現在の好ましい実施形態を特に参照して詳細に説明されているが、本発明の精神および範囲内で変形および修正が可能であることが理解されるであろう。したがって、ここに開示された実施形態は、すべての点で例示的であり、限定的ではないとみなされる。 本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、その均等物の意味および範囲内に入るすべての変更は、その中に包含されることが意図される。
【図１】
2019510251.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
2019510251.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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